AGC控制模式下的桐梓林電廠水庫運行風險控制

竇學剛

（雅礱江流域水電開發有限公司集控中心，四川 成都 610051）

1 引言

桐子林水電站，距上游二灘水電站18 km，距雅礱江與金沙江匯合口15 km，是雅礱江水電基地最末一個梯級電站，是國家西部大開發戰略的標志性工程。電站裝機4臺15萬kW機組，總容量為60萬kW，與上游錦屏一級、二灘水庫聯合運行設計枯水年枯水期平均出力22.7萬kW，多年平均發電量29.75億kW·h。

桐梓林電廠屬于低水頭大流量的徑流式電站，并且承擔電網的調峰調頻功能。長期運行中發現，桐梓林電廠在AGC控制模式下運行后，水庫水位極易陡漲陡落，給水庫運行及電站下游人員安全帶來安全風險。近幾年，隨著政府部門防汛管理職責的進一步細化，對電站水庫水位變化、電站下泄流量變化的監視控制都提出了更嚴格的要求。特別是對電站下泄流量的預警時間要求嚴格。怎樣在自動發電控制模式下為電網提供最大的調節能力和備用容量，控制水庫運行的風險成為了實時調度過程中的一大難題。

2 桐梓林電廠水庫概況

桐梓林電廠為徑流式電站，大壩為混凝土重力壩，桐子林水電站水庫最大壩高66.63 m，壩頂長度468.7 m，正常蓄水位為1 015 m，總庫容0.912億m3，水庫具有日調節性能力。壩址位于二灘電廠下游18 km。與上游二灘電廠分屬國調西南分中心和調度調度。桐梓林電廠在設計之初時按照與二灘電廠基本同步調峰方式運行，但是因電網的不斷發展二灘與若水兩個電站目前在實時運行過程中沒有嚴格的保持同步運行，造成水庫水位控制難度非常大。調節系數β=0.146/600=0.025%

表1 桐梓林電廠庫容及發電能力特性曲線

3 桐梓林電廠AGC概況

桐梓林電廠AGC屬于AGVC系統的一部分，由南瑞公司提供。AGVC系統集成于計算機監控系統，屬于監控系統高級運算功能，不需要獨立的硬件設備。AGC調節權限分為廠站設值權、集控設值權、調度設值權。自2020年1月15日以來，桐梓林電廠AGC系統投入調度側控制，有調度下發設定值。AGC可以實現全廠機組按照調度下發的總有功設定值、有功曲線自動發電控制，機組間的分配原則為平均分配。

2020年1月，桐梓林電廠按照調度要求，參與AGC輔助服務市場試運行，AGC系統正式投入調度側遠方閉環控制。AGC投入調度遠方控制以來各功能運行正常，調度下發各出力能及時跟蹤到位，機組運行穩定。但是在負荷控制外，也使得電廠運行的安全問題不斷的凸顯。

4 桐梓林電廠泄洪預警條件

按照當前流量以及擬增減流量的大小來決定是否預警，當達到以下條件時需要提前40 min預警：

基礎流量＜2 000 m3/s，啟閉泄洪閘增減流量≥663 m3/s (尾水位漲落約0.9 m)。

2 000 m3/s≤基礎流量＜4 000 m3/s，啟閉泄洪閘增減流量≥829 m3/s (尾水位漲落約1.1 m)。

基礎流量≥4 000 m3/s，啟閉泄洪閘增減流量≥1 657 m3/s (尾水位漲落約1.5 m)。

5 桐梓林電廠AGC投入調度側運行后的風險與控制策略

桐梓林電廠AGC投入調度側運行后，調度按照系統需要即向桐梓林電廠AGC下發設定值執行。調度實時下發全廠出力值直接導致實時調度過程無法準確把控電站未來時間負荷大小、變化幅度、變化速度，特別是在汛期上游安寧河來水存在不確定性，更是增加實時安全調度難度，并且下游水位也會因為桐梓林電廠的負荷大幅波動造成下游水位陡漲陡落威脅人員的安全（某日負荷大幅波動下水庫水位如圖1）。

圖1 某日桐子林壩前水位

圖1 中顯示，當日水位最低為1 010.41 m，低于死水位1 012 m，運行在排沙水位。在4.5 h后水位快速漲至1 014.25 m。平均每小時漲幅為0.86 m，占可安全調節水位（1 014.5-1 012=2.5 m）的34.4%，即在運行過程中按照當時水位上漲速度2.9 h即可從死水位漲至開閘泄水水位。

圖2 桐子林全廠有功

其具體風險有以下幾點：

（1）下游河道水位陡漲陡落風險：AGC運行下，汛期桐梓林電廠參與攀西地區風光水互補調度運行，日計劃曲線或實時負荷調整存在“陡漲陡落”的特點，導致下游水位陡漲陡落安全風險；因來水突然變化，緊急泄洪閘門操作導致下游水位陡漲陡落安全風險。相應應對策略見表2。

表2 應對策略

（2）泄洪閘門操作預警時間不足風險：汛期AGC運行下，主要通過調整泄洪閘門方式控制水庫水位，因實時來水或負荷突然大幅度變化，導致緊急調整泄洪閘門預警時間無法滿足防洪預警提前40 min通知的要求，存在很大的安全隱患。相應應對策略見表3。

表3 應對策略

根據現場水利設施特性制作了執行棄水操作決策參考表，供實時調度人員在工作中參考使用。

表4 執行棄水操作決策參考表（水位上漲）

表5 執行退出AGC運行水位/流量差決策條件對應表4（水位下降）

（3）水位突破死水位風險：在來水較發電流量小很多時，如來水枯期或者汛期來水較少時，水庫水位會快速下降，此時泄洪閘門已全關，無法繼續通過調整泄洪閘門方式控制水位，持續發展將導致水庫水位低于死水位造成水工建筑被沖刷破壞或機組吸入砂石被破壞的風險。相應應對策略見表6。

表6 應對策略

6 結論

就當前桐梓林電廠投入AGC后的實際運行情況來看，在來水枯期電站的水位控制完全依賴調度AGC下發的負荷大小，實際能采取的保證安全的措施幾乎都是對未來負荷不確定條件下的后補解決方法，不能對風險進行根本上的預控。但是通過兩年多的運行情況來看，桐梓林電廠水位控制均在安全范圍內，未發生安全事故，各預控措施效果較好。